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伺服(驱动)器是如何工作的?

发布日期:2015-08-02 点击数:198

什么是伺服驱动器:
        伺服器又名伺服驱动器,伺服控制机,伺服放大器。它的作用是用来驱动以及控制伺服电机的一套电路系统。它可以在任何设置好的位置和角度对传动系统做精确地定位,它的内部电路系统会根据使用设定来保持在特定的角度工作,但活动角度有一个大致的限制范围,通常而言保持在180-270度左右。相比它的体积而言,发挥的作用却是巨大的。甚至有些伺服器能达到使用50g的伺服力来获得4KG/CM的扭矩!
        伺服驱动器系统通常用在一系列工业机器以及部分小型机器人上(不含本田智能机器人“阿西莫”)。但需要一定量的电力才能维持这个轻量而高能的系统的运转。

伺服定位是如何工作的:
        伺服器有三根线。其中两根用于电源(通常是黑色或褐色的为接地线,红色的线为正极),第三条线则用于传输信号。信号线的脉冲从调制器输入,脉冲宽度由调制器决定。伺服器运行的角度和限制角度则由脉冲信号的占空比决定。
                  伺服器


伺服器的内部结构:
        伺服内部含有直流电动机。该电动机通过齿轮连接到一电位器(包含可变电阻)。为电动机转动时,电位器的电阻发生变化,系统据此测量出电动机轴指向的方位。
        当电动机轴指向是在所设定的工作位置时,电动机停止供电。如果不是,则电动机会被接通电源直到到达被设定的工作位置。工作位置的指示信号通过信号线发送。只要信号线得到一个新的位置指向时,伺服器将控制以及确保将电机的轴保持在正确的位置。 

        另外,电动机的转动速度会因轴的所在位置和期望位置之间的差异而变化。因此,当离设定位置越近,电机转速就越慢,反之则变快。这就是所谓的“比例控制”。
        现在的伺服驱动器电路包含一些智能芯片,该芯片产生以及运算使用者提供的指令,转化为脉冲信号,被送入脉冲宽度调制比较器。这个比较器产生指示电动机转动方向的信号。这些信号被送入一个叫做H-bridge的电动机驱动器,来驱动电动机。

        以上所有的这一切都源自芯片的运作,而像电阻和电容等组件则是必须的。